ZHQ通信原理教程

通信原理教程

樊昌信（第3版）1信息科學(xué)與工程學(xué)院通信工程系鄭惠琴E-mail:121017806@TEL.:1507711024621.教學(xué)內(nèi)容

《通信原理教程》將以通信系統(tǒng)為背景，主要講述通信系統(tǒng)和通信技術(shù)的基本原理。內(nèi)容包括：通信系統(tǒng)基本概念、信號(hào)與噪聲、模擬信號(hào)調(diào)制技術(shù)、脈沖編碼調(diào)制、增量調(diào)制、多路復(fù)用、數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸和載波傳輸原理等等。32.先修課程電子線路數(shù)字邏輯電路線性代數(shù)概率論信號(hào)與系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理43.考核方式閉卷考試總評(píng)＝平時(shí)*10%+實(shí)驗(yàn)*25%+段考*10%+期考*55%54.上課要求在課堂上的要求：

不許遲到！手機(jī)調(diào)成靜音！嚴(yán)禁曠課，有事向輔導(dǎo)員請(qǐng)假，有假條！認(rèn)真及時(shí)完成作業(yè)，不允許考試前補(bǔ)作業(yè)！認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告！有問(wèn)題及時(shí)和老師聯(lián)系！希望我們合作愉快，共同學(xué)好這門課！

6

1、掌握模擬通信和數(shù)字通信的基本理論，各種調(diào)制解調(diào)性能比較，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)各種信息傳輸系統(tǒng)打下理論基礎(chǔ)。

2、掌握數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成、工作原理、常用的性能指標(biāo)。

3、理解模擬信號(hào)數(shù)字化的過(guò)程，掌握脈碼調(diào)制等常用的數(shù)字化方法。

4、掌握數(shù)字通信中常用的調(diào)制和解調(diào)方法。5.課程要求7不準(zhǔn)備考研的同學(xué)：側(cè)重于基本原理和公式的應(yīng)用考研的同學(xué)：不僅要會(huì)用，還要知道來(lái)龍去脈考不同學(xué)校的研究生要看不同的參考書，因?yàn)閭?cè)重點(diǎn)和難度差別很大6.學(xué)習(xí)方法87.教材《通信原理教程》樊昌信第3版第一篇為基本內(nèi)容，必讀的。第二篇為選讀內(nèi)容，各章相對(duì)獨(dú)立。9《通信原理（第6版）》，樊昌信，國(guó)防工業(yè)出版社

8.參考書《通信原理》講述現(xiàn)代通信的基本原理，主要內(nèi)容包括模擬通信和數(shù)字通信，而側(cè)重于數(shù)字通信。全書共12章，可分為三個(gè)部分：第一部分(第1—4章)闡述通信基礎(chǔ)知識(shí)及模擬通信原理；第二部分(第5—8章)主要論述數(shù)字通信、模擬信號(hào)數(shù)字化及數(shù)字信號(hào)最佳接收的基本原理；第三部分(第9—12章)討論數(shù)字通信中的編碼和同步等技術(shù)以及通信網(wǎng)的概念。各章均設(shè)有習(xí)題和思考題，書后并附有部分習(xí)題答案。全書內(nèi)容豐富，講述由淺入深，簡(jiǎn)明透徹，概念清楚，重點(diǎn)較為突出，既便于教學(xué)，也有助于廣大工程技術(shù)人員參考。10古典教材：曹志剛、錢亞生，《現(xiàn)代通信原理》，清華大學(xué)出版社，北京，1992

曹志剛等編著的《現(xiàn)代通信原理》是通信原理課程的經(jīng)典教材之一，講解細(xì)致清晰，是課程的主要教學(xué)用書。

11《PrinciplesofCommunications-System,ModulationandNoise(FifthEdition)》,RodgerE.Zimer,WilliamH.Tranter著，高等教育出版社（中、英文兩版）

《通信原理--系統(tǒng)、調(diào)制與噪聲(第5版)》是由美國(guó)克羅拉多大學(xué)R．E．Ziemer教授主編的一本通信原理教程，是一本流傳較廣的美國(guó)大學(xué)高年級(jí)本科生教材。其中文版于2004年7月在高等教育出版社出版，該書全面系統(tǒng)地介紹了通信系統(tǒng)的基本原理，以論述通信系統(tǒng)的物理層為主，內(nèi)容涵蓋信號(hào)和系統(tǒng)、概率論和隨機(jī)過(guò)程、各種調(diào)制技術(shù)、最佳接收、信息論和編碼等。本書第5版的一個(gè)顯著特色是在每一章中補(bǔ)充了大量的MATLAB編程實(shí)例和上機(jī)練習(xí)，這在目前通信原理教材中是鮮見(jiàn)的。熟悉和掌握MATLAB語(yǔ)言可幫助學(xué)習(xí)者通過(guò)計(jì)算機(jī)編程加深對(duì)通信理論基本概念及問(wèn)題的理解和分析，并可借助書本所學(xué)知識(shí)用仿真的手段解決通通信系統(tǒng)中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，是很好的一本教材。12《通信原理（合訂本）》，周炯磐等編著，北京郵電大學(xué)出版社

這是北京郵電大學(xué)最近出版的一本相關(guān)教材，內(nèi)容增加了很多新技術(shù)，簡(jiǎn)化或省略了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，是一本不錯(cuò)的參考書。13原書名：FundamentalsofCommunicationSystems原出版社：

PrenticeHall作者：（美）JohbG.Proakis,MasoudSalehi

[作譯者介紹]譯者：李鏘等叢書名：國(guó)外電子與通信教材系列

出版社：電子工業(yè)出版社

14原書名：DigitalandAnalogCommunicationSystems原出版社：

PrenticeHall作者：(美)LeonW.CouchII

邵懷宗

李曉峰

劉廉斧

[作譯者介紹]叢書名：國(guó)外電子與通信教材系列

出版社：電子工業(yè)出版社15原書名：Digital&AnalogCommunicationSystems原出版社：

PrenticeHall作者：(美)LeonW.Couch,II

[作譯者介紹]譯者：羅新民

任品毅

黃華

叢書名：國(guó)外電子與通信教材系列

出版社：電子工業(yè)出版社16原書名：通信原理作者：李曉峰叢書名：電子與通信教材系列

出版社：清華大學(xué)出版社

網(wǎng)絡(luò)課堂：電子科技大學(xué)網(wǎng)站171、《PrincipleofDigitalcommunication&Coding》,A.J.Viterbi著2、《Digitalcommunications》,3rdedition，JohnG.Proakis著3、《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》LoenW.Couch,Ⅱ，電子工業(yè)出版社4、《調(diào)制、檢測(cè)與編碼》，Tommy?berg[瑞典]著，何英姿等譯，電子工業(yè)出版社5、《通信原理教程》，樊昌信編著，電子工業(yè)出版社6、《通信原理》，王福昌等編著，清華大學(xué)出版社7、《數(shù)字通信原理》，王欽笙等編著，北京郵電大學(xué)出版社8、《現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理》，王秉鈞等編著，天津大學(xué)出版社18

9.課程參考網(wǎng)站武漢科技大學(xué)通信原理網(wǎng)站：ttp:///ec/Root/default.asp西安電子科技大學(xué)通信原理網(wǎng)站：/txgc/北京郵電大學(xué)通信原理網(wǎng)站：/東南大學(xué)通信原理網(wǎng)站：/jpkc/declare/2006txyl/old/1.htm北京交通大學(xué)通信原理網(wǎng)站：/course/xnjp/dzxy/txxtyl南京郵電大學(xué)通信原理網(wǎng)站：85/tongxin/index.aspx無(wú)線資訊網(wǎng)：/研學(xué)論壇：/楊百翰大學(xué)的AnalogandDigitalCommunications：/ee/class/ee444/哥倫比亞大學(xué)的CommunicationTheory：/Courses/Summer2004/ELENE4702.html麻省理工學(xué)院的TransmissionofInformation：/6.441/www/1920第1章概論1.1

通信的發(fā)展古代通信的起源兩類通信方式近代通信的發(fā)展第一篇傳統(tǒng)通信的幾種形式古代峰火邊防海軍旗語(yǔ)信鴿傳書21無(wú)線廣播移動(dòng)通信移動(dòng)電視電視廣播雷達(dá)衛(wèi)星廣播現(xiàn)代通信的幾種形式22所謂通信，就是信息的傳遞。傳遞是一種信息傳輸?shù)倪^(guò)程或方式。現(xiàn)代通信所研究的主要問(wèn)題概括地說(shuō)就是如何把信息大量地、快速地、準(zhǔn)確地、廣泛地、方便地、經(jīng)濟(jì)地、安全地從信源通過(guò)傳輸介質(zhì)傳送到信宿。通信原理就是介紹支撐各種通信技術(shù)的基本概念和數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。23241.2

消息、信息和信號(hào)消息：語(yǔ)音、文字、圖形、圖像…信息：消息的有效內(nèi)容

不同消息可有相同內(nèi)容信號(hào)：消息的載體 通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖切盘?hào)25信息的度量：

*制定度量方法考慮的原則

貨物 消息 貨運(yùn)量 信息量 有多種 有多種 和種類無(wú)關(guān) 和類型無(wú)關(guān) 和貴重程度 和重要程度 無(wú)關(guān) 無(wú)關(guān) 總量是單件 總量是單件獨(dú)立 貨運(yùn)量之和 消息的信息量之和26

*制定度量信息的方法

#消息“量”信息量

#例：“明天降雨量將有1mm”

--信息量小

“明天降雨量將達(dá)到1m”

--信息量大

“明日太陽(yáng)將從東方升起”

--信息量零

信息及其度量信息：是消息中包含的有效內(nèi)容如何度量離散消息中所含的信息量?度量信息量的原則能度量任何消息，并與消息的種類無(wú)關(guān)。度量方法應(yīng)該與消息的重要程度無(wú)關(guān)。消息中所含信息量和消息內(nèi)容的不確定性有關(guān)

【例】“某客機(jī)墜毀”這條消息比“今天下雨”這條消息包含有更多的信息。 上例表明：消息所表達(dá)的事件越不可能發(fā)生，信息量就越大。

27度量信息量的方法事件的不確定程度可以用其出現(xiàn)的概率來(lái)描述： 消息出現(xiàn)的概率越小，則消息中包含的信息量就越大。設(shè)：P(x)－消息發(fā)生的概率，

I

－消息中所含的信息量，則P(x)和I之間應(yīng)該有如下關(guān)系：I是P(x)的函數(shù)：I＝I[P(x)]P(x)，I；P(x)

，I；

P(x)=1時(shí)，I

＝0；P(x)=0時(shí)，I

＝；

滿足上述3條件的關(guān)系式如下： －信息量的定義28上式中對(duì)數(shù)的底： 若a=2，信息量的單位稱為比特(bit)，可簡(jiǎn)記為b

若a=e，信息量的單位稱為奈特(nat)， 若a=10，信息量的單位稱為哈特萊(Hartley)。通常廣泛使用的單位為比特，這時(shí)有

(b)【例】

設(shè)一個(gè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字“0”或“1”，則信源每個(gè)輸出的信息含量為在工程應(yīng)用中，習(xí)慣把一個(gè)二進(jìn)制碼元稱作1比特29若有M個(gè)等概率波形（P=1/M），且每一個(gè)波形的出現(xiàn)是獨(dú)立的，則傳送M進(jìn)制波形之一的信息量為若M是2的整冪次，即M=2k，則有 當(dāng)M=4時(shí)，即4進(jìn)制波形，I=2比特， 當(dāng)M=8時(shí)，即8進(jìn)制波形，I=3比特。30對(duì)于非等概率情況 設(shè)：一個(gè)離散信源是由M個(gè)符號(hào)組成的集合，其中每個(gè)符號(hào)xi(i=1,2,3,…,M)按一定的概率P(xi)獨(dú)立出現(xiàn)，即 且有 則x1,x2,

x3,…,

xM所包含的信息量分別為 于是，每個(gè)符號(hào)所含平均信息量為 由于H(x)同熱力學(xué)中的熵形式相似，故稱它為信息源的熵

課程擴(kuò)展31【例1】一離散信源由“0”，“1”，“2”，“3”四個(gè)符號(hào)組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8，1/4，1/4，1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量?！窘狻看讼⒅校?”出現(xiàn)23次，“1”出現(xiàn)14次，“2”出現(xiàn)13次，“3”出現(xiàn)7次，共有57個(gè)符號(hào)，故該消息的信息量每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為

32若用熵的概念來(lái)計(jì)算：則該消息的信息量

以上兩種結(jié)果略有差別的原因在于，它們平均處理方法不同。前一種按算數(shù)平均的方法，結(jié)果可能存在誤差。這種誤差將隨著消息序列中符號(hào)數(shù)的增加而減小。 當(dāng)消息序列較長(zhǎng)時(shí)，用熵的概念計(jì)算更為方便。33連續(xù)消息的信息量關(guān)于連續(xù)消息的信息量可以用概率密度函數(shù)來(lái)描述?？梢宰C明，連續(xù)消息的平均信息量為式中，f(x)－連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。34某信源每天播報(bào)某地的天氣預(yù)報(bào)，此地晴天、多云、陰、雨的概率分別為1/2、1/4、1/8、1/8求：（1）晴、多云、陰、雨的各自所含信息量（2）信息串“晴-多云-陰-晴-晴-晴-多云-雨”所含的總信息量（3）此信源的每個(gè)消息的平均信息量（稱為“信息熵”）35例題解：36稱為信息熵，因?yàn)槠渫ㄓ霉綖檫@個(gè)公式與物理熱力學(xué)中的熵很相似。但熱力學(xué)中的熵總是增加的，而信息熵在通信過(guò)程中則總是減小的。請(qǐng)注意其量綱37（即信息熵）38

39例：某離散信源由0，1，2，3四種符號(hào)組成，其概率場(chǎng)為

求消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。40

解：此消息總長(zhǎng)為N=57個(gè)符號(hào)，其中0出現(xiàn)23次(n1=23)，1出現(xiàn)14次(n2=14)，2出現(xiàn)13次(n3=13)，3出現(xiàn)7次(n4=17)。求得此消息總的信息量41

例：求上例中消息的平均信息量。解：每個(gè)符號(hào)的平均信息量(信源的熵)/符號(hào)消息有N=57個(gè)符號(hào)，所以該消息所含總信息量為I=1.906N≈108.64bit42兩種方法求總信息量，結(jié)果略有差異，原因在于兩者平均處理的方法不同。隨著消息中符號(hào)數(shù)的增加，這種誤差會(huì)逐漸減小。當(dāng)消息序列較長(zhǎng)時(shí)，用熵的概念計(jì)算更為方便。43441.3數(shù)字通信

1.3.1基本概念兩類信號(hào)

模擬信號(hào)：取值連續(xù)，例如語(yǔ)音

數(shù)字信號(hào)：取值離散，例如數(shù)據(jù)45碼元模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)tttt模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)46兩類通信系統(tǒng)

模擬通信系統(tǒng) 要求－高保真度 準(zhǔn)則－信號(hào)噪聲功率（電壓）比 手段－參量估值方法 數(shù)字通信系統(tǒng) 要求－正確 準(zhǔn)則－錯(cuò)誤率 手段－統(tǒng)計(jì)判決理論471.3.2數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)取值有限，能正確接收。

數(shù)字信號(hào)波形的失真和恢復(fù)(a)失真的數(shù)字信號(hào)波形(b)中繼站整形后的數(shù)字信號(hào)波形48可采用糾錯(cuò)和檢錯(cuò)技術(shù)，大大提高抗 干擾性?？刹捎酶弑Ｃ苄阅艿臄?shù)字加密技術(shù)?？删C合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入信號(hào)易于設(shè)計(jì)、制造，體積小、重量輕?？勺餍旁淳幋a，壓縮冗余度，提高信 道利用率。輸出信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。49數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼1.3.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行酝瓿赡?數(shù)轉(zhuǎn)換信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力加密與解密目的：保證所傳信息的安全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致5051模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端噪聲調(diào)制信道解調(diào)信宿信源兩種變換： 模擬消息原始電信號(hào)（基帶信號(hào)） 基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)（帶通信號(hào)）521.3.4

數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性和可靠性的關(guān)系（速度～質(zhì)量）有效性：指?jìng)鬏斠欢ㄐ畔⒘繒r(shí)所占用的信道資源（頻帶寬度和時(shí)間間隔），或者說(shuō)是傳輸?shù)摹八俣取眴?wèn)題?？煽啃裕褐附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問(wèn)題。模擬通信系統(tǒng)：有效性：可用有效傳輸頻帶來(lái)度量?？煽啃裕嚎捎媒邮斩俗罱K輸出信噪比來(lái)度量。

53數(shù)字通信系統(tǒng)有效性：用傳輸速率和頻帶利用率來(lái)衡量。碼元傳輸速率RB：定義為單位時(shí)間（每秒）傳送碼元的數(shù)目，單位為波特（Baud），簡(jiǎn)記為B。 式中T－碼元的持續(xù)時(shí)間（秒）信息傳輸速率Rb：定義為單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，簡(jiǎn)記為b/s，或bps碼元速率和信息速率的關(guān)系 或 對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)：M=2，碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。 對(duì)于多進(jìn)制，例如在八進(jìn)制（M=8）中，若碼元速率為1200B，，則信息速率為3600b/s。5455 錯(cuò)誤率：誤碼率Pe

=錯(cuò)誤接收碼元數(shù)/傳輸碼元總數(shù)誤比特率Pb=錯(cuò)誤接收比特?cái)?shù)/傳輸總比特?cái)?shù)

在二進(jìn)制中有56誤字率Pw=錯(cuò)誤接收字?jǐn)?shù)/總傳輸字?jǐn)?shù)誤碼率和誤比特率的關(guān)系

Pb=PexM/[2(M-1)]Pe/2誤字率和誤比特率的關(guān)系 對(duì)于二進(jìn)制， 若一個(gè)字由k比特組成，則

Pw＝1–(1–

Pe)k

頻帶利用率：定義為單位帶寬（1赫茲）內(nèi)的傳輸速率，即 或能量利用率

頻帶利用率57581.4

信道信道的分類：

無(wú)線信道

有線信道信道中的干擾：

有源干擾---噪聲

無(wú)源干擾---信道特性不良引起59

1.4.1

無(wú)線信道無(wú)線電通信的起源電磁波發(fā)射對(duì)波長(zhǎng)的要求頻段（波長(zhǎng)）劃分60頻段（波長(zhǎng)）劃分

頻率范圍 名稱 典型應(yīng)用

(kHz)3–30甚低頻(VLF)遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信 (10-100km) 聲納、授時(shí)

30–300 低頻(LF) 導(dǎo)航、水下通信 (1-10km) 無(wú)線電信標(biāo)300–3000中頻(MF)廣播、海事通信、

(100-1000m) 測(cè)向、遇險(xiǎn)求救、 海岸警衛(wèi)61頻段（波長(zhǎng)）劃分

頻率范圍 名稱 典型應(yīng)用

(MHz)3–30高頻(HF) 遠(yuǎn)程廣播、電報(bào)、電話、飛機(jī) (10-100m) 與船只間通信、船－岸通信、 業(yè)余無(wú)線電

30–300 甚高頻(VHF)電視、調(diào)頻廣播、陸地交通、 (米波） 空中交通管制、出租汽車、 警察、導(dǎo)航、飛機(jī)通信300–3000特高頻(UHF)電視、蜂窩網(wǎng)、微波鏈路、

(分米波） 無(wú)線電探空儀、導(dǎo)航、衛(wèi)星 通信、GPS、監(jiān)視雷達(dá)、 無(wú)線電高度計(jì)62頻段（波長(zhǎng)）劃分

頻率范圍 名稱 典型應(yīng)用

(GHz)

3–30超高頻(HF)

衛(wèi)星通信、無(wú)線電高度計(jì)、

（厘米波）微波鏈路、機(jī)載雷達(dá)、氣象 雷達(dá)、公用陸地移動(dòng)通信

30–300 極高頻(VHF)

鐵路業(yè)務(wù)、雷達(dá)著陸系統(tǒng)、

（毫米波）實(shí)驗(yàn)用300–3000亞毫米波

實(shí)驗(yàn)用

（0.1–1mm）63頻段（波長(zhǎng)）劃分

頻率范圍 名稱 典型應(yīng)用

(THz)

43–430 紅外線光通信系統(tǒng)

(7–0.7m)

430–750可見(jiàn)光 光通信系統(tǒng)

(0.7–0.4m)

750–3000 紫外線 光通信系統(tǒng)

(0.4–0.1m)注：kHz=103Hz,MHz=106Hz,GHz=109Hz, THz=1012Hz,mm=10-3m,m=10-6m64對(duì)流層地球0~10km電離層60~300km平流層電磁波傳播：地波、天波、視線傳播65地波頻率：2MHz以下繞射：發(fā)生在波長(zhǎng)～障礙物尺寸可比時(shí)通信距離：可達(dá)數(shù)百～數(shù)千km地球66D層：高60~80kmE層：高100~120kmF層：高150~400kmF1層：140~200kmF2層：250~400km晚上：D層、F1層消失

E層、F2層減弱

電離層的結(jié)構(gòu)DEFF2F1地面67天波電離層高度：60～300km單跳最大距離：4000km多跳可以環(huán)球頻率：2～30MHz地面信號(hào)傳播路徑地面圖1.4.2天波傳播68視線傳播頻率：>30MHz傳播距離:d2+r2=(h+r)2,

或

h

D2/50(m)式中D

－kmhr地面ddDr69無(wú)線電中繼圖1.4.4無(wú)線電中繼70靜止衛(wèi)星中繼通信71平流層中繼通信HAPS(HighAltitudePlatformStation)72頻率(GHz)(a)氧氣和水蒸氣（濃度7.5g/m3）的衰減頻率(GHz)(b)降雨的衰減衰減(dB/km)衰減(dB/km)水蒸氣氧氣降雨率圖1.4.5大氣衰減大氣對(duì)電磁波傳播的影響73散射通信電離層散射頻率:30~60MHz對(duì)流層散射頻率:100~4000MHz流星余跡散射頻率:30~100MHz圖1.4.6對(duì)流層散射通信地球有效散射區(qū)域地球圖1.4.7流星余跡散射通信74蜂窩網(wǎng)移動(dòng)交換中心電話交換中心751.4.2

有線信道明線:右圖為19世紀(jì)80年代紐約市百老匯

大街上架設(shè)的明線，可見(jiàn)大約有350條線。對(duì)稱電纜（雙絞線）同軸電纜圖1.4.8同軸電纜截面示意圖導(dǎo)體絕緣層76有線電信道電氣特性信道類型通話容量（路）頻率范圍(kHz)傳輸距離(km)明線1+30.3～27300明線1+3+120.3～150120對(duì)稱電纜2412～10835對(duì)稱電纜6012～25212～18小同軸電纜30060～13008小同軸電纜96060～41004中同軸電纜1800300～90006中同軸電纜2700300～120004.5中同軸電纜10800300～600001.577光纖結(jié)構(gòu)損耗n1n2折射率折射率n1n22a光波波長(zhǎng)（nm）1.55m1.31m0.7 0,9 1.1 1.3 1.5

信道模型78譯碼器輸入發(fā)轉(zhuǎn)換器

媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器

解調(diào)器

調(diào)制器（調(diào)制）信道廣義（編碼）信道編碼器輸出79調(diào)制信道模型:對(duì)于單“端對(duì)”信道

eo(t)=f[ei(t)]+n(t)式中ei(t)－輸入的已調(diào)信號(hào)；

eo(t)－輸出信號(hào)；

n(t)－加性噪聲，它與ei(t)相互獨(dú)立。

f[ei(t)]－與輸入有關(guān)的一個(gè)函數(shù),

表示信道對(duì)于信號(hào)的影響。ei(t)eo(t)時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)80通常，f[ei(t)]可以表示為：k(t)ei(t)， 此時(shí)，

eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)其中k(t)表示時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)的特性

，稱為乘性干擾。

k(t)－一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)，反映信道的衰減、線性失真、非線性失真、延遲…

等。 最簡(jiǎn)單情況：k(t)=常數(shù)，表示衰減。 當(dāng)k(t)=常數(shù)，稱為恒(定)參(量)信道 例如，同軸電纜

當(dāng)k(t)常數(shù)，稱為隨(機(jī))參(量)信道 例如，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)通信信道81編碼信道模型:二進(jìn)制信號(hào)、無(wú)記憶信道， 其中，P(0/0),P(1/1)－正確轉(zhuǎn)移概率

P(0/1),P(1/0)－錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率 轉(zhuǎn)移概率－決定于編碼信道的特性

P(0/0)=1-P(1/0)

P(1/1)=1-P(0/1)0110P(0/0)P(0/1)P(1/1)P(1/0)82四進(jìn)制

01233210接收端發(fā)送端831.4.4

信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺?~非時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)鏈路：一段物理線路，中間沒(méi)有任何交換設(shè)備。振幅~頻率特性f(Hz)30030000衰耗(dB)理想特性典型音頻電話信道特性84頻率失真的補(bǔ)償0Af(a)頻率失真信道特性0Af(b)線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)特性0Af(c)補(bǔ)償后信道特性85相位~頻率特性:理想特性:相位()=k;

群遲延()=d()/d=k

畸變的影響:波形失真（相位失真）、碼間串?dāng)_。線性失真:

頻率失真和相位失真：屬于線性失真 可用“線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)”糾正，－“均衡”ω()0理想特性理想特性()0非線性失真:

振幅特性非線性、頻率偏移、相位抖動(dòng)…

非線性失真－難以消除86直線非線性關(guān)系輸入電壓輸出電壓圖1.4.13非線性特性87變參信道:變